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纳米Cu/PP复合膜中抗氧化剂168的降解及其降解产物

作者2019-04-17 10:22未知
聚丙烯(PP)材料因具有优良的性能常被用作食品接触材料,为了增强其性能并延长使用寿命,常会向聚丙烯材料中加入添加助剂。抗氧化剂168是一种常用辅助抗氧化剂,其在使用过程中会反应生成多种降解产物。2,4-二叔丁基苯酚(DP1)和三(2,4-二叔丁基苯基)磷酸酯(DP2)是其两种主要降解产物,属于非有意添加物(NIAS)。因此对食品接触材料中抗氧化剂168降解及迁移因素的研究十分重要。基于此,本文主要研究了食品产业链中从复合膜制备、杀菌消毒、包装、储存、使用等环节中所涉及的因素对PP复合膜中抗氧化剂168降解及其降解产物迁移的影响。研究内容和主要结果如下:(1)利用双螺杆挤出造粒机和小型吹膜机分别制备了含有抗氧化剂168,抗氧化剂168及纳米Cu,抗氧化剂168和KH550改性的纳米Cu的无规共聚聚丙烯(PP-R)复合膜,以及分别含有抗氧化剂168和纳米Cu的嵌段共聚聚丙烯(PP-B)及均聚共聚聚丙烯(PP-H)复合膜。(2)对制得的PP复合膜的厚度、颜色、拉伸强度及断裂伸长率进行测定。综合探讨纳米Cu、偶联剂KH550及三种不同PP结构纳米Cu/PP复合膜性能的影响。在颜色方面,抗氧化剂168、纳米Cu的加入均给复合膜带了肉眼可分辨的色差感(ΔE6),而三种PP结构对复合膜的颜色无明显影响。在机械性能方面,纳米Cu的加入显著提高了复合膜的断裂伸长率,但是对拉伸强度无显著影响。纳米Cu含量的增大以及偶联剂的加入对复合膜的断裂伸长率及拉伸强度均无显著性影响。对于不同结构的PP复合膜,纳米Cu/PP-H复合膜的断裂伸长率显著低于纳米Cu/PP-R及纳米Cu/PP-B复合膜,而纳米Cu/PP-B的拉伸强度显著高于纳米Cu/PP-R及纳米Cu/PP-H复合膜。(3)探究食品产业链中从复合膜制备(熔融挤出、纳米Cu复合)、杀菌消毒(紫外处理)、包装形式(氧气浓度)、储存环境(日光照射、高温处理)、日常使用(微波处理)各个环节涉及到的因素对PP复合膜中抗氧化剂168的降解以及降解产物DP1,DP2生成的影响。将几组PP复合膜分别进行紫外处理、日照处理、微波处理、高温处理,并将复合膜置于不同的氧气浓度下。结果表明,在复合膜的制备过程中,纳米Cu的加入会促进DP1的生成而抑制DP2的生成。紫外处理相较于其他因素最为剧烈地促进了复合膜中抗氧化剂168的降解,各组复合膜中抗氧化剂168在紫外处理70h后几乎发生了完全降解。纳米Cu/PP-R中DP1在紫外至24h时达到最大值而后开始下降,而纳米Cu/PP-B与纳米Cu/PP-H复合膜中DP1含量随着紫外处理逐渐升高,直至初始浓度的8倍左右达到最大值,而后达到平衡并无下降趋势,且其含量显著高于纳米Cu/PP-R中的DP1含量。在日照处理、微波处理、高温处理下,纳米Cu的加入促进了抗氧化剂168的降解,且各组复合膜中的DP1急剧地下降至较低的水平。(4)探究复合膜分别经过紫外及日照处理后,膜中抗氧化剂168及两种降解产物在不同温度(20℃,40℃,70℃)下向食品模拟物中的迁移,并分析纳米Cu,偶联剂KH550及三种PP结构对抗氧化剂168及两种降解产物迁移的影响。紫外处理后的迁移结果显示,纳米Cu的加入抑制了抗氧化剂168和DP2的迁移但是促进了DP1的迁移。三种不同结构纳米Cu/PP复合膜中抗氧化剂168,DP1及DP2的迁移量由大到小顺序仍为PP-RPP-BPP-H,即纳米Cu的加入并未改变三种聚丙烯材料中有机物迁移量大小的顺序。日照后的迁移结果显示,纳米Cu的加入抑制了抗氧化剂168的迁移,对DP2的迁移无显著性影响。各组复合膜的DP1平衡迁移量为3~5μg,且各组膜之间无显著性差异。不同PP结构的纳米Cu/PP中,DP2的迁移量大小均符合PP-RPP-BPP-H的顺序。偶联剂KH550的加入对抗氧化剂168及降解产物的迁移没有显著影响。(5)利用AKTS-SML软件模拟PP-R和PP-H复合膜中抗氧化剂168及其降解产物向食品模拟物的迁移,并比较模拟结果与实验结果。结果显示,PP-R复合膜中各物质的模拟迁移量均高于PP-H;抗氧化剂168的模拟迁移量均高于实验结果;紫外处理后迁移实验的DP1实验结果均显著高于模拟结果,但日照处理后迁移实验的DP1实验结果与模拟结果相近;DP2的各组迁移实验结果与模拟结果相近。
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